腸道上皮細胞與微生物新發(fā)現，胎牛血清助力科研

腸道上皮細胞是腸道相關(guān)研究中，重要的一類(lèi)細胞模型。培養腸道上皮細胞有時(shí)需要胎牛血清的參與。Ausbian進(jìn)口胎牛血清，內毒素含量低，通過(guò)各項微生物學(xué)檢測，為細胞實(shí)驗保駕護航。

生物膜由嵌入細胞外基質(zhì)的微生物群落組成，具有高度組織化的結構，保護被包裹的微生物免受不利環(huán)境條件的影響。形成生物膜的微生物在系統發(fā)育上是多樣的，但具有共同的特征，例如對生物表面或人造材料的粘附和適應，在細胞外聚合物物質(zhì)基質(zhì)中形成活細胞簇，以及表現出粘彈性特性。

生物膜的形成啟動(dòng)了一個(gè)協(xié)調良好的程序，包括基因表達、細胞間通信和社區水平通信的改變。例如，在大腸桿菌中，控制卷曲纖維和I型菌毛產(chǎn)生的基因如csgD和fimB，運動(dòng)調節基因如motA和fliA，群體感應基因如luxS和mqsR都參與生物膜的形成和發(fā)育病原性生物膜生活方式的一個(gè)特征是能夠在抗菌劑和宿主免疫的存在下生存，這有助于耐藥性和持續和復發(fā)性感染然而，迄今為止，關(guān)于宿主和生物膜如何在復雜的組織微環(huán)境中相互作用以及宿主如何在體內預防和克服潛在有害的生物膜形成的知識很少。

因此，對宿主-生物膜相互作用的研究代表了生物膜生物學(xué)的一個(gè)基本但尚未得到充分研究的方面，并將極大地促進(jìn)我們對相關(guān)疾病條件下生物膜致病性的理解。

在腸道中，新出現的證據將結腸生物膜與炎癥性腸病(IBDs)和結直腸癌的發(fā)病機制聯(lián)系起來(lái)。在結直腸癌患者中，生物膜位于上皮表面以上的內黏液層，可促進(jìn)炎癥反應，加重炎癥相關(guān)的腫瘤發(fā)生這些在患者身上的觀(guān)察結果激發(fā)了人們對腸道疾病中長(cháng)期被忽視的生物膜的興趣，并提出了一些關(guān)于腸道相關(guān)生物膜的基本問(wèn)題。

首先，傳統上認為，細菌在個(gè)體或群體水平上的內在改變驅動(dòng)了生物膜的形成鑒于生物膜與腸道組織的密切關(guān)系，尚不清楚宿主因素是否參與促進(jìn)或限制生物膜的形成。其次，由于腸道組織由組織良好的隱窩結構組成，生物膜-上皮相互作用的程度沒(méi)有很好地表征，生物膜除了局限于上皮表面外，還可能與腸道組織有廣泛的接觸。第三，致病微生物和共生微生物對腸道生物膜的貢獻尚不清楚。

近日，發(fā)表在《Cell Reports》上，標題為：“Interactions between host and intestinal crypt-resided biofilms are controlled by epithelial fucosylation"的文章，展示了結腸炎早期粘液相關(guān)生物膜占據隱窩的模式，這在遺傳上依賴(lài)于細菌生物膜形成能力，并受到宿主上皮α1,2-聚焦化的限制。

在健康的宿主中，由于宿主具有強大的防御機制，如上皮屏障功能，細菌在腸道中穩定建立致病性生物膜可能會(huì )遇到很大的困難。腸道上皮細胞(IECs)的屏障功能是宿主抵御微生物入侵的第一道防線(xiàn)。IEC屏障功能的缺陷通常導致對感染和共生細菌入侵的易感性增加，這與體內平衡的破壞和ibd有關(guān)。由杯狀細胞分泌的高度糖基化的粘液覆蓋在粘膜表面，這是宿主防御系統的關(guān)鍵組成部分

。α1,2-聚焦化是IECs的一種o鏈糖基化形式，由聚焦轉移酶1 (Fut1)和Fut2催化，它們通過(guò)α1-2鏈介導L-聚焦在粘膜聚糖末端β- d -半乳糖殘基上。1α1,2- focal修飾上皮頂端表面的粘膜聚糖，這為α1,2- focal與腔內微生物接觸和相互作用提供了機會(huì )。FUT2基因的多態(tài)性與各種人類(lèi)疾病的風(fēng)險增加有關(guān)，包括細菌感染和ibds動(dòng)物研究也表明α1,2-聚焦化可以保護小鼠免受鼠傷寒沙門(mén)氏菌或嚙齒檸檬酸桿菌的感染。然而，上皮α1,2-聚焦化如何保護宿主免受腸道微生物的侵害尚不清楚，粘膜α1,2-聚焦化控制的宿主與入侵微生物之間的相互作用是否涉及生物膜的形成仍然未知。

為了研究宿主-生物膜在一個(gè)定義良好的系統中的相互作用，研究人員建立了腸道生物膜的動(dòng)物模型，使在腸道組織環(huán)境中原位可靠地檢測生物膜成為可能，并使在生物膜形成過(guò)程中對細菌和宿主成分進(jìn)行遺傳操作成為可能。利用體內模型，研究人員研究了病原體和共生體誘導的腸道炎癥中宿主-生物膜的相互作用。有趣的是，研究發(fā)現黏液相關(guān)的生物膜形成是細菌占領(lǐng)腸隱窩的一種以前未被認識的機制，并描述了由上皮α1,2-聚焦介導的宿主-生物膜相互作用。研究結果確定了聚焦在宿主防御病原體和機會(huì )性共生菌對生物膜介導的組織占領(lǐng)中的關(guān)鍵作用，并提供了對粘膜生物膜對腸道疾病貢獻的致病機制的見(jiàn)解。